,
Нгуен Куанг Хюи,
студенты группы СП-1-06
Научные руководители:
проф., д. т.н.
к. т.н.,
Московский государственный горный университет
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЙ КОНСТРУКЦИЙ КОЛЛЕКТОРОВ С ЦЕЛЬЮ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ АВАРИИ
RESERVOIR PREDICTION OF CONSTRUCTION OF COLLECTORS TO PREVENT ENVIRONMENTAL DAMAGE
К сожалению, при эксплуатации канализационных сетей города происходят аварии канализационных коллекторов, что приводит к сбросам сточных вод в водоемы. Рассмотрев описания аварийных ситуаций канализационной системы в Москве, встречающиеся в открытой печати, можно предложить систематизацию видов аварий и причин возникновения аварийных ситуаций. При этом под аварией будет пониматься нарушение технологического процесса эксплуатации коллекторного канализационного тоннеля, вызываемое потерей герметичности выработки, для ликвидации такого нарушения потребуется проведение специальных работ. В данном обзоре не будут рассматриваться аварийные ситуации на насосных и перекачных станциях. Основное число аварий происходит вследствие нарушения требований техники и технологии ведения строительных и эксплуатационных работ, предусмотренных в технических и технологических проектах. Источником аварийных ситуаций в таком случае является беспечность и пассивность исполнителей, несовершенство организации работ, отклонения в технологическом регламенте строительства.
Наиболее часто аварии происходят с элементами обделки коллектора.
Многочисленными исследованиями и на практике установлено, что разрушение обделки коллектора связано с несколькими причинами: разрушение бетона вследствие агрессивного воздействия SO2 или других элементов; разрушение бетонной крепи вследствие изменения характера и направления нагрузки; разрушение трещин в бетоне напорными водами извне; несовершенство стыковых соединений сегментов обделки; неравномерный режим работы безнапорных канализационных коллекторов вследствие применения гидродинамических способов прочистки последних.
Разрушение стальных и чугунных труб вызваны, в основном, усталостью материала, возникающей при частом изменении нагрузки и направления ее действия, от вибраций и колебаний труб, усугубляющейся конструктивной неоднородностью материала труб, несоблюдением режима эксплуатации и неблагоприятными геологическими условиями. Усталостные изломы возникают скрыто и наступают в более напряженно работающих частях труб. Много аварий происходит в местах резьбовых соединений. Разрушения труб в муфтовых соединениях происходят, как правило, от напряжений, превышающих допустимые. От значительных тангенциальных напряжений возникают трещины по телу муфты. При этом поперечные сломы происходят посередине муфты, а продольные – по образующей. Иногда элементы муфтовых соединений разрушаются от неправильной термообработки – это заметно по характеру сломанных деталей, если на торцах последних в поперечном направлении заметны мелкозернистые включения.
Также имеют место аварии в местах сварных соединений. Причиной которых чаще всего являются низкая ударная вязкость сварного шва по сравнению с ударной вязкостью металла трубы; посторонние включения в металле швов, расслоения; наличие окисных пленок в зоне шва; отсутствие соосности в приваренных соединениях, что приводит к резкому уменьшению рабочей площади поперечного сечения и создает условия для быстрого образования предельных усталостных напряжений.
Железобетонные конструкции канализационных коллекторов могут разрушаться вследствие коррозии и износа арматуры и разрушения бетонов.
Утечки из трубопроводов приносят стране огромный экономический и экологический ущерб. Особенно большое количество аварий происходит в городах в результате утечек воды из изношенных коммуникаций – канализационных, тепловых и водопроводных сетей. Из разрушенных трубопроводов вода просачивается в грунт, повышается уровень грунтовых вод, возникают провалы и просадки грунта, что ведет к затоплению фундаментов, и в конечном счете грозит обрушением зданий. Зарубежный опыт показывает, что эту проблему можно решить, если вместо стальных трубопроводов применять трубы из пластмассы, а прокладку новых и ремонт изношенных осуществлять не открытым, а бестраншейным способом. Преимущества ремонта трубопроводов бестраншейным методом очевидны: затраты на ремонт снижаются в 6-8 раз, а производительность работ возрастает в десятки раз.
Анализ сведений о произошедших авариях на канализационных сетях г. Москвы позволил описать наиболее встречающиеся сценарии аварийных ситуаций.
Сгруппируем аварии по некоторым наиболее встречающимся видам:
1) аварии, причинами которых являются засорения сетей и последующие работы по очистке труб.
2) аварии, причинами которых является изношенность и плохое качество труб
3) аварии, причинами которых являются сдвижения и деформации вмещающего массива пород.
Аварии, при засорении канализационных сетей.
Последствия засорения канализационных сетей крупногабаритным мусором, последующее отложение жира и ила может привести к потере проходимости коллектора.
Аварии, возникающие из-за ошибок при проектировании, в частности, при применении обычных строительных бетонов с В/Ц>0,4.
При применении неагрессивностойких материалов обделки тоннеля вследствие газовой агрессии СО2 возможно разрушение бетонной обделки, появления трещин и свищей.
Аварии, происходящие вследствие глубинных оползневых сдвигов склонов рек. (Одна из характерных аварий такого типа произошла в 1978 г на трасе Правобережного Чертановского канала, на склоне правого берега реки Москва в районе Каширского шоссе).
Аварии, происходящие под железнодорожным полотном, под полотном трамвайных путей и т. д. вследствие динамического воздействия вибрационных нагрузок.
От постоянных вибраций происходит изменение угла внутреннего трения пород, что вызывает их текучесть. Массив окружающих пород в целом теряет устойчивость. Возникает раскрытие швов между сегментами обделки. В коллектор через раскрытые швы начинает поступать вода, следом начинает просачиваться песок и глинистые частицы. Вокруг фильтрующего шва начинает образовываться провал пород.
На всем протяжении эксплуатации коллекторов происходят различные обследования, диагностики и, по необходимости, визуальный осмотр.
Рис. 1. Кадр, сделанный роботом в коллекторе
Наиболее эффективным и экономичным методом профилактики аварий на канализационных и водосточных сетях является телевизионное обследование коллекторов с последующим локальным ремонтом выявленных проблемных участков. Оборудование для такого обследования представляет собой цветную видеокамеру с устройством наведения и мощной подсветкой, установленную на самоходном колесном роботе или плавающем модуле. В комплект оборудования входят также пост управления с монитором и пультом управления и кабельный барабан. Имеются, и более простые, и дешевые проталкиваемые системы.
Такими системами являются:
§ плавающие модули;
§ системы на базе самоходных колесных роботов;
§ проталкиваемые системы телеинспекции.
Телевизионная диагностика технического состояния инженерных сооружений и подземных коммуникаций служит для следующих целей:
§ определения степени внутреннего состояния трубопроводов при выборе последующих оптимальных методов и способов ремонта;
§ определения качества ремонта;
§ определения качества прочистки;
§ определения степени воздействия газовой коррозии на конструкции и сооружения каналов и коллекторов;
§ определения расположения засыпанных и заасфальтированных колодцев;
§ осмотра на стадии приемки;
§ ведения статистического учета и анализа видов неисправностей и деструктивных признаков в трубопроводах для прогнозирования их развития (кадастр);
§ ведения кадастра подземных коммуникаций и актуализации базы данных (в составе геоинформационных систем) в части пополнения и обновления информационного блока видеоизображений внутренней поверхности труб и объектов.
Кроме того, существует оборудование для определения прочности бетонных и железобетонных конструкций, неразрушающим способом, с целью проверки отклонения прочности бетона от проектного значения - таковым является электронный молоток Шмидта. Выпускается в различных моделях. Он обеспечивает автоматическое преобразование значений отскока в показатель прочности на сжатие.
Так же в диагностике применяется система для поиска арматуры – Profometer 5+ – работающий по принципу импульсной индукции; прибор для обнаружения и оценки степени коррозии арматуры – CANIN+; ультразвуковой прибор TICO – дающий информацию об однородности бетона, наличии пустот, трещин и дефектов, модуле упругости и других показателях.
Таким образом, проблема разрушения коллекторов является большой задачей для экологии. Необходимо производить диагностику строительных конструкций коллекторов, и если нужно делать ремонт, чтобы предотвратить экологические аварии.
Литература
1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник. / Под. ред. проф. . – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский Дом «Дашков и К*», 2001. – 678 с;
2. Интернет ресурс: http://www. spf. *****/ – СтройПРОФИль – общероссийский журнал, ориентированный на сотрудничество проектировщиков и застройщиков, производителей и потребителей продукции стройиндустрии. .
3. Интернет ресурс: http://*****/ – – оборудование для диагностики трубопровода. .
4. Приборы для диагностики и неразрушающего контроля строительных материалов и конструкций: Проспект. «Триада-Холдинг».
Аннотация
При эксплуатации канализационных сетей города происходят аварии канализационных коллекторов, что приводит к сбросам сточных вод в водоемы и нарушению экологии. Важной задачей является квалифицированная диагностика конструкций, и применяемое оборудование для обследования.
Ключевые слова
прогнозирование состояний конструкций; анализ сведений о произошедших авариях на канализационных сетях; телевизионное обследование коллекторов; оборудование для определения прочности бетонных и железобетонных конструкций, неразрушающим способом; системы поиска арматуры
